EP3114503B1 - Flugzeitkamerasystem mit auflösung von direkten und mehrwegstrahlenkomponenten - Google Patents

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Claims (15)

  1. Flugzeit (Time-of-Flight)-Kamerasystem (1, 3) zum Auflösen der direkten Wegkomponente oder der Mehrwegkomponente einer modulierten Strahlung, die von einem Zielobjekt reflektiert wird, wobei das Kamerasystem folgendes umfasst
    einen Flugzeitsender (3) zur Übermittlung einer modulierten Strahlung an ein Zielobjekt, und
    mindestens eine zwischen dem Sender und dem Ziel funktionierende Musteranwendungsstruktur, wobei die Musteranwendungsstruktur eine Vielzahl von unterschiedlichen strukturierten Lichtmustern auf die modulierte Strahlung des Senders anwendet, wobei jedes angewendete Muster eine räumliche Variation zwischen den Pixelkomponenten die das Muster bildend aufweist, und
    einen Bildsensor (2), der so gestaltet ist, dass er die von einem Zielobjekt reflektierte Strahlung durch Erfassen einer Vielzahl von Bildern von Rückstrahlungen der modulierten Strahlung des Senders für eine Vielzahl von Pixeln des Bildsensors misst,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Flugzeit-Kamerasystem (1) so ausgelegt ist, dass es ausgehend von den erfassten Bildern den Beitrag der vom Zielobjekt reflektierten Reflexionsstrahlung aus direkter Quelle zu jedem Pixel der Vielzahl von Pixeln berechnet.
  2. Flugzeit-Kamerasystem (1, 3) nach Anspruch 1, mit einem Prozessor zum Empfangen der Messungen des Bildsensors, der so programmiert ist, dass er ausgehend von den empfangenen Messungen auflöst: die Reflexionsstrahlung aus direkter Quelle, die Mehrwegkomponentenstrahlung und/oder die relativen Beiträge der direkten Strahlung und der Mehrwegstrahlung.
  3. Flugzeit-Kamerasystem (1, 3) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Musteranwendungsstruktur so gestaltet ist, dass eine Vielzahl von strukturierten Lichtmustern auf die modulierte Strahlung des Senders angewendet wird, wobei die Vielzahl von strukturierten Lichtmustern mithilfe eines Anfangsmusters erzeugt wird, das durch einen Wellenformtyp geschaltet wird, der dem zur Modulation der Senderstrahlung verwendeten Wellenformtyp ähnlich ist, wobei die zur Modulation der Strahlung des Senders und zur Erzeugung eines strukturierten Lichtmusters verwendete Wellenform von derselben Grundfunktion abgeleitet ist, so dass die Reflexionsstrahlung aus direkter Quelle und die Mehrwegkomponentenstrahlung in orthogonale mathematische Räume decodiert werden können.
  4. Flugzeit-Kamerasystem (1, 3) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Musteranwendungsstruktur so gestaltet ist, dass ein Anfangsmuster und die Umkehrform des Anfangsmusters angewendet werden.
  5. Flugzeit-Kamerasystem (1, 3) nach Anspruch 4, wobei die Umkehrform des Anfangsmusters mit einer modulierten Strahlung angewendet wird, die in Bezug auf die zur Anwendung des Anfangsmusters verwendeten modulierten Strahlung phasenverschoben ist.
  6. Flugzeit-Kamerasystem (1, 3) nach Anspruch 1, wobei sich das von der Struktur angewandte Muster mit der Zeit ändert.
  7. Flugzeit-Kamerasystem (1, 3) nach Anspruch 1, das zwei oder mehr Musteranwendungsstrukturen umfasst, von denen jede eine von einer Vielzahl von strukturierten Lichtmustern im modulierten Beleuchtungssignal codiert, wobei das von einer Musteranwendungsstruktur angewandte Muster eine andere orthogonale Codierung verwendet als die von einer anderen Musteranwendungsstruktur verwendete Codierung.
  8. Verfahren zur Auflösung der direkten Wegkomponente oder der Mehrwegkomponente einer von einem Zielobjekt reflektierten modulierten Strahlung mittels eines Flugzeit-Kamerasystems (1, 3), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    i. das Beleuchten eines abzubildenden Zielobjekts mit einer ersten modulierten Strahlung, die ein erstes strukturiertes Lichtmuster codiert, wobei das erste strukturierte Lichtmuster eine räumliche Variation zwischen den Pixelkomponenten, die das Muster bildenden, aufweist
    ii. das Erfassen eines ersten Bilds des beleuchteten Zielobjekts mithilfe einer Bilderfassungsvorrichtung, wobei das erfasste Bild eine aus einer Vielzahl von Pixeln bestehende Pixelfläche abgrenzt
    iii. das zusätzliche Beleuchten des abzubildenden Zielobjekts mit einer modulierten Strahlung, die unterschiedliche zusätzliche strukturierte Lichtmuster codiert, wobei jedes der unterschiedlichen zusätzlichen strukturierten Lichtmuster eine räumliche Variation zwischen den Pixelkomponenten, die das Muster bildenden, aufweist
    iv. das Erfassen, mithilfe der Bilderfassungsvorrichtung, weiterer Bilder des Zielobjekts, das durch die Serie verschiedener Codierungen strukturierter Lichtmuster beleuchtet wird,
    v. das Berechnen, ausgehend von den erfassten Bildern, des Beitrags der Reflexionsstrahlung aus direkter Quelle oder des Beitrags der Strahlung der Mehrwegkomponente zu jedem Pixel der Vielzahl von Pixeln.
  9. Verfahren zum Auflösen der direkten Wegkomponente oder der Mehrwegkomponente der von einem Zielobjekt reflektierten modulierten Strahlung mittels eines Flugzeit-Kamerasystem (1, 3) nach Anspruch 8, wobei das Zielobjekt gleichzeitig durch eine modulierte Strahlung beleuchtet wird, die verschiedene strukturierte Lichtmuster codiert, wobei jedes der strukturierten Lichtmuster mit einer anderen orthogonalen Codierung codiert ist.
  10. Verfahren zum Auflösen der direkten Wegkomponente oder der Mehrwegkomponente der von einem Ziel reflektierten modulierten Strahlung mittels eines Flugzeit-Kamerasystems nach Anspruch 8, wobei das Ziel zu verschiedenen Zeitpunkten durch eine modulierte Strahlung beleuchtet wird, die verschiedene strukturierte Lichtmuster codiert.
  11. Verfahren zum Auflösen der direkten Wegkomponente oder der Mehrwegkomponente der von einem Ziel reflektierten modulierten Strahlung mittels eines Flugzeit-Kamerasystems nach Anspruch 8, wobei ein Bild des Zielobjekts ausgehend von dem Ziel erfasst wird, das mit der Umkehrform des ersten strukturierten Lichtmusters beleuchtet wird, wobei die Umkehrform des ersten strukturierten Lichtmusters mit einer modulierten Strahlung angewendet wird, die in Bezug auf die zur Anwendung des ersten strukturierten Lichtmusters verwendeten modulierten Strahlung phasenverschoben ist.
  12. Verfahren zum Auflösen der direkten Komponente oder der Mehrwegkomponente der von einem Ziel reflektierten modulierten Strahlung durch ein Flugzeit-Kamerasystem nach Anspruch 11, wobei der Beitrag der Reflexionsstrahlung aus direkter Quelle berechnet wird, indem die beim ersten angewandten strukturierten Lichtmuster gemessenen Bildwerte zu den Bildwerten hinzugefügt werden, die bei der Umkehrform des ersten angewandten strukturierten Lichtmusters gemessen wurden.
  13. Nicht-transitorisches computerlesbares Medium, das mit einem Computerprogrammcode für die Flugzeitbilderfassung codiert ist, wobei der Programmcode Anweisungen umfasst, um
    die Emission von modulierter Strahlung zu bewirken;
    zu bewirken, dass mindestens eine Musteranwendungsstruktur eine Vielzahl unterschiedlicher strukturierter Lichtmuster auf die modulierte Strahlung anwendet, wobei jedes der Muster eine räumliche Variation zwischen den Pixelkomponenten aufweist, aus denen das Muster besteht;
    zu bewirken, dass ein Bildsensor eine Vielzahl von Bildern von Reflexionen der modulierten Strahlung für eine Vielzahl von Pixeln des Bildsensors erfasst;
    den Beitrag der Reflexionsstrahlung aus direkter Quelle oder den Beitrag der Mehrwegkomponentenstrahlung der erfassten Bilder zu jedem Pixel der Vielzahl von Pixeln aufzulösen.
  14. Nicht-transitorisches computerlesbares Medium, das mit einem Computerprogrammcode nach Anspruch 13 codiert ist, wobei der Code die Bilderfassung des Zielobjekts bewirkt, das von einem ersten strukturierten Lichtmuster und der Umkehrform des ersten strukturierten Lichtmusters beleuchtet wird.
  15. Nicht-transitorisches computerlesbares Medium, das mit einem Computerprogrammcode nach Anspruch 14 codiert ist, wobei der Code bewirkt, dass die Umkehrform des ersten strukturierten Lichtmusters mit einer modulierten Strahlung angewendet wird, die in Bezug auf die modulierte Strahlung, die auf das erste strukturierte Lichtmuster angewendet wurde, phasenverschoben ist.
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